JPS59126903A - 電磁超音波計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は金属の肉厚などを測定する電磁超音波計測装置
に係シ、特に磁性体でできた各種タンクなどの肉厚を自
動計測するに好適な移動式のば磁超音波計測装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来、各種金属材の肉厚測定のｌよかでも、と９わけ円
筒形石油タンクや球形ガスホルダ、火力・原子力装置の
各種配管やプラントのガス配管などの各種タンク・容器
・配管などの内部腐蝕による減肉状態の肉厚計測は消防
法などにより定期的測定が義務づけらｎて２す、プラン
トの予防保全・予知保全のための安全・環境保護・災害
防止対策などの見地から益々重要になってきている。し
かしてこれらの計測対象は一般に大形構造物であつて、
その減肉状、＠全計測するには大掛りな足場を築かなけ
ればならず、また正確に測定しようとすると金属表面の
塗装や錆を落して表面全平滑にする必要を生じ、これら
の作業に多くの工数と経費と人手を必要とするため、簡
便に減肉状態の肉厚を測定できる計測装置が望まれてい
る。

従来、この種の肉厚を測定する計測装置としては、圧電
素子を用いた電歪形超音波厚さ計などが使用さ扛ている
が、この電歪形超音波厚さ計では水や油などのカップリ
ング材を被検査材と圧電素子の間に密着挿入して、圧電
素子よｐ仮検査材に縦波の超音波を伝える方式であるた
め、カップリング材の密着性や表面の凹凸などによって
計測値が異なるほか、プラントが稼動中の場合に被検査
容器の内部に液体があると縦波の超音波の一部が内部液
体に伝播してしまい測定が困Ａｉになる。また被検査材
表面に塗装膜があればその塗装膜も含めた肉厚を計る結
果になシ、塗装膜ノＩが均一でない場合には真の被検査
母材の減肉状態全計測することができない。さらにはカ
ップリング材の温度制約などから例えば２００Ｃ以上の
温度領域では測定不能となるため、内部流体がなく且つ
引火などの危険性のない非稼動状態１ｃ　＞いてグライ
ンダなどによシ被検査材表面の塗膜を洛してから計測に
入るというオフライン計測が主体と、えシ、上記のよう
な工数と経費の増大金まノー＜などの欠点があった。

これに対して近年、電磁超音波を利用した厚み計などの
計測装置が使用さ７Ｌできているが、これは金属内の渦
−流と磁界の相互ど「用によシ直接金属内に超音波を発
生させる方式のもので、この方式は水や油などの湿式の
カップリング材などを必要とせずに、金属表面から横波
の超音波も金属中に伝播でき、この横波の超音波はたと
えプラント稼動中で容器内部に液体がりっでも被、演亘
材の金属中のみに伝播するため、真の被検青母利のみの
減肉状態をサービス横歪（ＬＳ　Ｉ　）や流れ検査（Ｏ
８Ｉ７に２いて計測できる利点がある。しかしながら、
このような従来の電磁超音波計測装置に２いては、非磁
性体金属拐の肉厚など全水平面から測定するには好都合
であるが、強磁性体などの磁性体金属材の肉厚状態など
を水平面から移動計測するには磁界の吸引力が不都合と
なるほか、傾斜面・垂直面・彎曲面などからの自動計測
は困難か不可能であシ、特に上記した各種タンクの減肉
状態などを計測するには従来の電歪形超音波厚さ計を使
用する場合と同様の欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、磁
性体金属の肉厚など全水平面・傾斜面・垂直面・彎曲面
などからも自動計測でき、特に各種夕／りの減肉状態な
どを自動計測するに好適な簡便で移動式の電磁超音波計
測装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、被検査材に電磁超音波および磁気吸引力を発
生させるための少なくとも１個以上の磁界発生手段を備
え、この磁界発生手段とともに上記電磁超音波を発生し
検出する手段から電磁超音波探触子を構成する一方、こ
れらを駆動台車に搭載してこの台車を上記磁気吸引力に
より平面・曲面・傾斜面など任意表面の被検査材上に吸
引保持しつつ移動自在に被検査材の肉厚などを自動計測
可能にしたことを特徴とする電磁超音波計測装置である
。

〔発明の実施例〕

以ド、本発明の一実施例全第１図（ａ）、　（ｂ）と第
２図を用いて説明する。第１図（ａ）は本発明による電
磁超音波計測装置の一実施例を示す底面図、第１図（ｂ
）は同じく縦断面図である。第１図（ａ）　、　（ｂ）
において、内極鉄心１と、内極鉄心１に巻回され自体底
面を非磁性体の保護カバー２で覆わｎた直流励磁コイル
３と、外極鉄心４からなる准磁超音波発生用の直流電磁
石と、内極鉄心１０Ｆ部に設けた′電磁超音波発生・検
出用の渦巻状コイル刀・らなるプローブ５とで電磁超音
波探触子全構成し、上記電磁超音波発生用直流電磁石は
それと対向する肉厚を測定さＣるべき磁性体の被検査材
６または７に電磁超音波発生用の磁界全発生させる機能
金もち、上記プローブ５は自体のコイルに高周波電流を
流したときに被検査材６内に誘起する渦電流と上記電磁
超音波発生用の磁界の相互１丁用により直接被検歪材６
内に超音波を発生させるとともに、発生した超音波と磁
界の相互作用によジ被検査材６内に発生する渦電流を自
体コイルにより検出す、る（尚社流発生・検出機能によ
り電磁超音波を発生・検出する手段金なす、この電磁超
音波探触子の外側には同）Ｌ・円状に、不実施レリによ
７′Ｌぼ内極鉄心８と、内磁鉄心８に巻回され自体底面
を非磁性の保護カバー９で覆われた直流励磁コイル１０
と、外極鉄心１１とからなる吸引（吸庸）用の直流電磁
石分設け、この直流電磁石は被検食材６迂たは７に対し
垂直方向の磁気吸引力を発生する手段をなす。

この電磁超音波探触子とその外側の磁気吸引力を発生さ
せる吸引用直流電磁石とは駆動台車（フレーム）１２に
懸架される。なお本実施例においでは駆動台車７／−ム
１２と吸引用直流電磁石の内極鉄心８および外極鉄心１
１とは固層した一体構造としでよい。また本実施例にお
いては電磁超音波探触子の背面先端には電磁超音波発生
用直流電磁石鉄心に固着した一体構造のフランジ１３が
コイルはね１４′！ｉ−介して設けられ、これにより′
電磁超音波探触子は駆動台車フレーム１２に対して垂直
方向に揺動自在に取り付けられている。このフランジ１
３は保護カバー１５で覆われる。駆動台車フレーム１２
のＦ部四隅には４つの独立懸架機構１６を介して、２つ
の駆動車輪１７および２つの自由車輪１８が設けられ、
これによｒｔ電磁超音波探触子よび吸引用直流亀低石金
被検査材６に対し空隙ｇ金もって保持する。また駆動台
車フレーム１２の下部には２つの駆動車輪１７を駆動す
るための２つの駆動モータ１８と、２つずつの歯車箱１
９．２０と、２つのトルク伝達軸２１とが収納さｎるほ
か、電磁超音波探触子のグローブ５よシの微小受信信号
全増幅するためのプリアンプ２２も駆動台車フレーム１
２の下部に収納される。さらに電磁超音波探触子の直流
励磁コイル３および吸引用直流電磁石の直流励磁コイル
１０への各通電ケーブルと、電磁超音波探触子のプロー
ブ２への送信信号ケーブルおよびプローブ２よりプリア
ンプ２１を介した受信信号ケーブルと、２つの駆動モー
タ１８への給電ケーブルなどをまとめたケーブル２３が
、駆動台車フレーム１２の後尾に設けられた端子箱２４
のコ坏りタ２５によ多接続される。

この構成によれば、磁性体の被検査材６が水平面でなく
傾斜面や垂直面でめっても、磁気吸引力全発生する吸引
用′電磁石の直流励磁コイル１０を励磁することにより
、本計測装置金被検査材６に一定の空隙ｇをもって吸引
保持しつつ、駆動モーフ１８の駆動力によシ自由に移動
させながら、電磁超音波探触子の′ル磁超音波発生用直
流電磁石の直流励磁コイル３を励磁しつつ、プローブ５
のコイルに高周波電流を流して被検査材６内に誘起する
渦電流と磁界の相互作用によシ被検査材６内にたとえば
横波の超音波を発生させるとともに、この超音波と磁界
の相互作用により被威査材６内に発生する渦電流をコイ
ルで検出して被検査材６の肉厚を自動計測することがで
きる。なお、このさい本実施例によれば、被検査材６が
たとえば彎曲面被検査材７となった場合には、電磁超音
波探触子と被検査材７の全隙が空隙ｇから変化して安定
な計測ができなくなるため、計則装置の移動中でなく被
検査材７の肉厚計測時にのみ電磁超音波探触子の直流電
磁石の直流励輯コイル３を励磁するようにすれば、との
電磁力によシコイルばね１４を圧縮して電磁超音波探触
す全被検歪材７に接触するようになり、２のとき４磁超
晋波探触子の背面先端のフランジ１３は機械的ストッパ
の役割全果し、これにより被検査材７の表面が不均一な
彎曲面形状であっても、常に電磁超音波探触子と被検査
材のカップリングを良好にして、安定した被検査材の肉
厚計測が可能となる。

つぎに第２図は第１図の藏磁超督波計測装置を用いた計
測システムの一実施例を示す正面配置図である。なお、
図中の第１図（ａ）、　（ｂ）と同一符号は相当部分を
示す。第２互において、各種タックなどの大形の被検査
材７に第１図の電磁超音波計測装置の駆動台車（）Ｖ−
ム）１２が第１図の吸引用直流電磁石の吸引力により吸
着している。一方、地上には制御盤２６が設置され、こ
れよりケーブルリール２７を介してケーブル２３が電磁
超音波計測装置の駆動台車フレーム１２のコネクタ２５
（第１図）に接続している。制御盤２６には、電磁超音
波探触子の直流励磁コイル３用電源２８と、駆動台車フ
レーム１２を吸引保持するための吸引用直流′電磁石の
直流励磁コイル１０用亀源２９と、駆動台車フレーム１
２の駆動モータ１８制御部３０と、電磁超音波探触子の
プローブ５の送受信信号（肉厚計測信号）処理部３１と
、肉厚計測信号処理部３１よりの出力データを処理する
データ処理部３２と、データ処理部３２の出力乞プリン
トするプリンタ３３などが収納される。また操作卓３４
により電磁超音波計測装置の駆動台車フレーム１２の駆
動モータ１８の駆動操作は自動２手動モード全任意に選
択できる。なお、被検査材７が滑らかな構造でなく、た
とえば障害物３５などがあるときには、ロボットなどで
広く使われている触覚センサ３６を駆動台車フレーム１
２の先端に設け、これにより駆動台車（７ンーム）１２
が障害物３５を感じたら駆動台車（フレーム）２２が自
動的にターンするように制御することが可能である。こ
のような構成によシ、地上より制御盤２６を用いて電磁
超音波計測装置を制御し、駆動台車（フレーム）１２を
遠隔操作することにより、駆動台車（フレーム）１２を
各種タンクなどの大形の被検査材７の上を自由に吸着移
動させながら、被検査材７の肉厚全自動計測処理するこ
とができる。

なお、上記の第１図（ａ）、　（ｂ）の実／Ｊｌｌ！ｉ
レリでは、駆動台車フレーム１２を被検査材６または７
に吸引保持するだめの吸引用直流電磁石ヲ′屯磁超音波
探触子の電磁超音波発生用直流電磁石と別個に設けたが
、吸引用直流゛電磁石全別個に設けることなく電磁超音
波探触子の電磁超音波発生用直流電磁石を所要の大形に
して駆動台車フレームの吸引用直流電磁石を兼用にして
もよく、これによシミ磁超音波計測装置をいっそう簡略
化して小形にできる。

特にこの兼用方式は、被検査材がたとえば石油り／りや
ガスタンクの底板などのように平滑な平板構造の場合な
どには第１図の空隙ｇが移動中にほぼ一定となるため、
上記実施レリにおける電磁超音波探触子を揺動自在にし
なくても安定な計測が可能であるから、効果的である。

したがってまた、上記実施例では電磁超音波探触子を揺
動自在にしたが、これは本発明の必須要件ではない。

さらに本発明による電磁超音波計測装置の電磁超音波探
触子を構成する電磁超音波発生用直流電磁石およびグロ
ーブと、電磁超音波計測装置の吸引用直流電磁石の形式
・構造・配置などは、上記実施例のものに限るものでは
ない。また電磁超音波発生用直流電磁石および吸引用直
流電磁石は利用に応じて永久磁石であつ−Ｃもよい。な
ン、第２図の計測システムにおいても、ケーブル２３を
除去し、所要の電源−や制御盤の一部を駆動台車フレー
ムに搭載して、無線操作することも可能でろる。

さらに上記実施例では肉厚測定につき説明したが、本発
明は内部欠陥検出などにも適用される。

以上のように本実施例によれば、磁性体の被検査材の肉
厚などを水平面のみでなく傾斜面・垂直面・彎曲面など
からも自動計測できる。したがって、たとえば地上から
の遠隔操作などにより各種タンクや容器や配管などの表
面上を自由に移動させなから減肉状態など全簡便に計測
可能となり、大幅な工数低減および経費節減をもたらし
、かつ作業の安全と計測点数の拡大がはかれてプラント
の予防・予知保全などに大きく寄与するものである。ま
た、上記のように′電磁超音波探触子の電磁超音波発生
用直流電磁石（または永久磁石２と吸引用直流電磁石（
または永久磁石）を別間に設けて、電磁超音波探触子を
揺動自在にすれば、被検査材の表面が彎曲面であったシ
ネ均一な面であっても安定した計測結果がえられる効果
がある。一方で電磁超音波探触子の電磁超音波発生用直
流電磁石（または永久磁石ノヲ所要の大きさにして、吸
引用直流電磁石（または永久磁石）と兼用にすれば、電
磁超音波計測装置をいっそう簡略にして小形軽量化でき
る効果かえられる。

〔発明の効果」 以上の説明のとおり、本発明によれば磁性体金属の肉厚
などを水平面のみならず傾斜面や垂直面などからも自動
計測でき、各種タンクの肉厚など全自動計測するに好適
な簡便で移動式の電磁超音波計測装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明による電磁超音波計測
装置の一実施例を示すそれぞれ底面図、縦Ｉ＠面図、第
２図は第１図の電磁超音波計測装置を用いた計測システ
ムの一実施例を示す正面図である。 １・・・電磁超音波探触子の電磁超音波発生用電磁石の
同極鉄心、３・・・同じく直流励磁コイル、４・・・同
じく外極鉄心、５・・・電磁超音波探触子のプローブ、
８・・・吸引用直流電磁石の内極鉄心、１０・・・同じ
く直流励磁コイル、１１・・・同じく外極鉄心、１２・
・・駆動台車（フレーム）、１３・・・７ランン、１４
・・・コイルばね。 代理人　升理士　秋本正実 ｌわ１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査材に所定の電磁超音波および磁気吸引力を発
   生させるための１個以上の磁界発生手段と、この磁界発
   生手段とともに上記電磁超音波を発生し検出する手段か
   ら構成する電磁超音波探触子と、上記磁界発生手段およ
   び電磁超音波探触子を搭載する駆動台車と全備え、この
   駆動台車を上記磁気吸引力によｐ被検葺材上に吸引保持
   ｓ、シつつ移動自在に被検食材内の電磁超音波全計測可
   能にした電磁超音波計測装置。 ２、上記磁界発生手段は電磁超音波発生用磁石および磁
   気吸引力発生用磁石全兼用する１個の磁石から構成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁超
   音波計測装置。 ３、上記磁界発生手段は電磁超音波発生用磁石と磁気吸
   引力発生用磁石との２個の磁石から構成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁超音波計測装
   置。 ４、上記電磁超音波発生用磁石金言む電磁超音波探触子
   は上記駆動台車に揺動目在に搭載されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の電磁超音波計測装置。